基于GSM短消息的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)

基于GSM短消息的溫室環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(2023-09-1521:32:51)1引言溫室環(huán)境的各項(xiàng)參數(shù)是否符合規(guī)定要求需進(jìn)行檢測得知，而科技的發(fā)展為溫室環(huán)境的監(jiān)測自動化、高效化提供了重要條件。GSM短信息以其覆蓋區(qū)域廣、快捷、高效、準(zhǔn)確、費(fèi)用低廉、受環(huán)境影響小等特點(diǎn)．逐步應(yīng)用于工業(yè)控制、移動作業(yè)環(huán)境、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控中?？呻S時隨地通過GSM模塊以短消息方式發(fā)送和接收現(xiàn)場采集到的數(shù)據(jù)，具有實(shí)時性強(qiáng)、精度高的優(yōu)點(diǎn)，便于數(shù)據(jù)信息的集中管理和遠(yuǎn)程控制。采用msp430f149單片機(jī)和tc35i作為核心器件，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對環(huán)境中溫度、濕度、光照強(qiáng)度、CO2濃度等參數(shù)的實(shí)時監(jiān)測。并將測得數(shù)據(jù)定時以GSM短消息的方式發(fā)送到、遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，也可設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境參數(shù)。當(dāng)環(huán)境參數(shù)不符合環(huán)境要求時向發(fā)送警報。因此，該系統(tǒng)是一種低成本、體積小、可移動、方便操作的新型環(huán)境監(jiān)測儀。2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理該系統(tǒng)主要由兩大部分組成：環(huán)境數(shù)據(jù)采集部分和數(shù)據(jù)監(jiān)測終端。環(huán)境數(shù)據(jù)采集部分主要由環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器、單片機(jī)msp430f149和GSM無線收發(fā)模塊等組成。其中環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器包括溫濕度傳感器、光照傳感器、CO2濃度傳感器，主要完成環(huán)境信息的采集。msp430f149是一款超低功耗單片機(jī)，能夠在1．8～3．6V電壓、1MHz的時鐘下運(yùn)行，具有5種節(jié)電模式；具有強(qiáng)大的處理能力和豐富的片內(nèi)外設(shè)，主要控制環(huán)境數(shù)據(jù)采集傳感器和GSM無線收發(fā)模塊兩者有序工作，它是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的核心部分，一方面進(jìn)行用戶鑒權(quán)，另一方面將獲得的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成GSM短信模式，并控制tc35i收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)。GSM無線收發(fā)模塊即tc35i，負(fù)責(zé)發(fā)送和接收短信，它可以向用戶監(jiān)測終端發(fā)送檢測到的實(shí)時環(huán)境數(shù)據(jù)，同時也接收用戶監(jiān)測終端發(fā)來的命令短信。數(shù)據(jù)監(jiān)測終端可以是終端或計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心。圖1為系統(tǒng)整體框圖，整個電路采用msp430f149結(jié)合外同電路實(shí)現(xiàn)對溫濕度、光照強(qiáng)度和CO2濃度的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控。系統(tǒng)循環(huán)監(jiān)控環(huán)境，若出現(xiàn)問題，單機(jī)片立即通過AT命令rs232異步串行接口與GSM收發(fā)模塊進(jìn)行通信，并利用該模塊向終端或計(jì)算機(jī)監(jiān)控中心發(fā)送短信息。監(jiān)測者可用短信命令設(shè)置智能模塊，或發(fā)送短消息查詢命令查詢其監(jiān)控情況，從實(shí)現(xiàn)到無線監(jiān)測。該方式無需撥號，短信收發(fā)模塊直接把傳輸?shù)膬?nèi)容和終端號碼傳送給SMSC，再由SMSC發(fā)送給接收終端。如果發(fā)送失敗，網(wǎng)絡(luò)保留消息重新發(fā)送。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3．1GSM收發(fā)模塊tc35itc35i是一款工業(yè)級GSM模塊，集成有射頻單元和基帶處理器，可工作于900MHz和1800MHz兩個頻段，支持?jǐn)?shù)據(jù)、語音、短消息和功能。tc35i模塊的正常運(yùn)行需要相應(yīng)外圍電路的配合。tc35i共有40個引腳，通過零阻插座ZIF(ZeroInsertionForce)連接器分別與電源、啟動與關(guān)機(jī)、數(shù)據(jù)通信、語音通信、SIM卡、指示燈等電路連接。啟動電路由開漏極三極管和上電復(fù)位電路組成。tc35i上電1Oms后(電池電壓須大于3V)，為使之正常工作，必須在引腳IGT加時長至少為100ms的低電平信號，且該信號下降沿的時間小于1ms。啟動后，該引腳信號應(yīng)保持高電平。tc35i的數(shù)據(jù)接口采用串行異步收發(fā)，符合ITU2T，rs232接口電路標(biāo)準(zhǔn)，工作在CMO電平(2165V]，數(shù)據(jù)接口配置為8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、無校驗(yàn)位，可以在300b／s～115Kb／s的波特率下運(yùn)行。支持的自動波特率為418～115Kb／s。tc35i模塊還支持RTSO／CTSO的硬件握手和Xon／Xoff的軟件流控制，串口rs232通信采用max3238器件實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。3．2數(shù)據(jù)采集傳感器數(shù)據(jù)采集傳感器是整個監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分，采集處理環(huán)境參數(shù)，將環(huán)境中的溫濕度、光照強(qiáng)度、CO2濃度信號轉(zhuǎn)化為電信號。系統(tǒng)將采集到的數(shù)據(jù)存人存儲器，系統(tǒng)對采集的數(shù)據(jù)帶有有線傳輸方式，通過rs232對數(shù)據(jù)現(xiàn)場采集與調(diào)試。3．2．1光照強(qiáng)度傳感器選用tsl230b測量周圍環(huán)境的光線強(qiáng)度。該器件采用先進(jìn)的LinCMOSTM工藝，由多晶硅光電二極管和單片CMOS電流頻率集成轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。它無需外接元件即可完成高分辨率的光照度／頻率轉(zhuǎn)換，把一定光譜的光轉(zhuǎn)換成電流。再由電流／頻率轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成相應(yīng)脈沖頻率。輸出方波或三角波的頻率完全由光照幅度決定，分辨率極高，可直接與微控制器相連，如圖2所示。S0、S1為靈敏度控制端，實(shí)際是通過改變其上方的感光面積來改變靈敏度；S2、S3為滿量程選擇端；OUT為頻率信號輸出端，進(jìn)入單片機(jī)的捕獲輸入，通過計(jì)算兩次捕獲時間內(nèi)計(jì)數(shù)器的數(shù)值差，便可以計(jì)算出輸出頻率值，最后根據(jù)tsl230b的頻率一能量關(guān)系曲線圖對照得到光線強(qiáng)度。鎖祝3．扇2．松2凡溫度躁濕度查傳感晌器臺顏溫度可濕度孫的測匙量采委用S兩HT店11既型智木能化殲濕度念／溫脊度傳棒感器扇，它娃采用州CM有OS液en撓s還(C趁e-陷mo啞-S躁en所s)動專利迅技術(shù)去(C踩MO睬S和里傳感菌器技袋術(shù)的駱融合暴)，置體積著小。殊SH催T1佛1主蜂要包享括相收對濕帆度傳癥感器幸、溫鑒度傳幼感器精、放排大器緊、A規(guī)／D瓶轉(zhuǎn)換丈器、驗(yàn)校準(zhǔn)顆存儲槽器(精E2診PR體OM皇)、條隨機(jī)騾存取志存儲脅器(夫RA僻M)消、狀椒態(tài)寄缸存器碗、加館熱器幻、低叨電壓助檢測掙電路斃等部孟分，膏可給絹出全征校準(zhǔn)梳相對雨濕度溪及溫印度值留輸出甜，具排有露走點(diǎn)值望計(jì)算刮輸出鉗功能拉；濕橫度值齒輸出考分辨富率為賞14逝位，趕溫度大值輸聽出分筒辨率況為1檔2位營，并鞋可編忠程為控12醬位和家8拐位；穿具有射數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳輸摸校驗(yàn)店功能棉。S衛(wèi)HT僻11套是采遵用I粱2C監(jiān)總線趨接口草的傳孟感器么，接墊口電膀路非枕常簡禿單，淘具有昨數(shù)字尿式輸索出，墾免調(diào)族試，培免標(biāo)奶定，桌一致妨性好遞，具母有超板快響列應(yīng)、丑抗干惕擾能篇力強(qiáng)遇、極烏高的次性價欠比等拍優(yōu)點(diǎn)今，圖阻2為憤其連幟接電己路圖岔。慘蠟3．碰2．悉3彩CO厲2濃瞞度傳沙感器巨影CO而2的弓監(jiān)測渣采用糾60國04個型C特O2吸濃度魔傳感懲器，波該傳掌感器己采用圾紅外鬼線吸撥收散號射式碌ND恰IR礎(chǔ)技術(shù)丸，靈晉敏度墓高，醬可重盒復(fù)性崗好，琴響應(yīng)昨時間毒快，爬預(yù)熱劉時間瀉短，貌長期涼使用炮穩(wěn)定辭性能淹好。個紅外鮮CO催2傳未感器右60配04鴿的測撞量范屈圍較證寬。睛分別胃為0陜～2緞0禁00鳴p鎮(zhèn)om慮,0朗～1漠0恐00共0沙pp慈m，娛0～坊50哥0語00忠p抓pm綱，采瓣用+雕5謀V供饅電，貓平均濾電源陡損耗缺45曠m隆A，省最小瑞電源恢損耗宴15回m悔A。顏工作盤環(huán)境博為0團(tuán)～5櫻0°姜C，楚輸出修電壓寨是在家0～廚4笑V變排化的渴直流哈信號衫，系飯統(tǒng)對湖60洞04爹的輸兄出信箏號進(jìn)格行采過樣后討，送墾到A守/D續(xù)轉(zhuǎn)換軋器處扒理。趟A／授D轉(zhuǎn)完換器譽(yù)采用隸帶有太I(xiàn)2葛C總秒線的塵ad總s1圓10慨0，深它具責(zé)有分匹辨率燙、接休口簡經(jīng)單、瘋比例祖放大酷、功峽耗低態(tài)、體撓積小絕等優(yōu)周點(diǎn)。惕ad誤s1疲10乎0采方用電皆源電松壓為據(jù)基準(zhǔn)默電壓牌，可角按比寒例進(jìn)含行M土D轉(zhuǎn)德?lián)Q。訪同時攏帶有蜂差分扔輸入兼且具紀(jì)有高柜達(dá)1桑6位漁的分競辨率吳，片蘆內(nèi)可治編程禍增益蜻放大皇器(耕PG渠A)菌能提匹供高清達(dá)8接倍的樹增益淚，允陶許對骨小信飄號進(jìn)浙行測晚量。炒該傳蛛感器桑使用惜壽命蝴長(陶約1淚0年隔)，丈對溫努度和甲濕度朝依賴懷性比拌較小姥，可要以明貞顯降脾低溫離度的爹漂移差所帶通來的唐誤差趣。禮虧3．辮3臨存儲推器模橫塊論俊存儲幼器部黎分采豎用s況st長25臘vf脖04哀0。玻它以暫Su飛pe擴(kuò)rF足la床sh遍技術(shù)剩為基些礎(chǔ)，通適用穿于外作擴(kuò)存油儲器促，其戚存儲裳容量紛為4鼓M繡B，杰采用慣3．刺3照V單定電源溪供電把，無田需額參外高腐電壓羅，可士通過童一些宰特殊敗的命疲令字閣序列幕實(shí)現(xiàn)席對各扇個子領(lǐng)模塊償?shù)淖x撫寫和競擦除房。該哨器件瓜功耗脫低，她工作魚電流炕為7資m仆A，酒等待昏電流錫為3卡μA環(huán)；時跟鐘頻頸率高誓達(dá)3丈3繪MH井z，攀可快他速編嚇程、賢擦除奪、讀襲取，丘可重垃復(fù)1飄0萬意次以苦上，象采用皺8引誠腳S字OI證C封宴裝及列超薄生型W燥SO題N封明裝，叢可減餐少電已路板信空間喪、耗租能及米成本速。提繪供最戶新自挖動地謠址增以值(鉗AA數(shù)I)謀資料酬寫入沈模式所，相典較于魔單一匠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